王明亮，張加桂，汪新文，欒秋雷

(1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所，北京100081;2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京100083)

哀牢山構(gòu)造帶古構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征

王明亮1，2，張加桂1，汪新文2，欒秋雷2

(1.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所，北京100081;2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京100083)

通過野外對(duì)哀牢山構(gòu)造帶漠沙鎮(zhèn)、戛灑鎮(zhèn)兩地的哀牢山群中的構(gòu)造形跡和形變特征進(jìn)行觀察和記錄，將哀牢山構(gòu)造帶的應(yīng)力場(chǎng)初步劃分為韌性和脆性兩期，并通過對(duì)構(gòu)造帶中的各種小構(gòu)造 (片理、劈理、褶皺、構(gòu)造透鏡體、擦痕及節(jié)理等)進(jìn)行構(gòu)造解析，初步獲得了哀牢山構(gòu)造帶中至少存在兩期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)，其主壓應(yīng)力方向:北東—南西和北西—南東向擠壓，現(xiàn)今構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)繼承了古構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng);最后結(jié)合前人研究成果，簡(jiǎn)要分析了哀牢山構(gòu)造帶兩種不同構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的動(dòng)力來源，即可能與構(gòu)造帶所處的周邊板塊和深部流體擠壓作用有重要聯(lián)系。

哀牢山;構(gòu)造帶;構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng);動(dòng)力學(xué)

0 引言

哀牢山構(gòu)造帶是藏東 (東南亞)地區(qū)最重要的一條線性構(gòu)造和印支地塊與揚(yáng)子地塊顯著的地質(zhì)地貌分界線［1］，是印度—?dú)W亞大陸碰撞過程中逃逸塊體的西邊界，也是川滇菱形塊體構(gòu)造單元的西南邊界，同時(shí)，在云南省內(nèi)則構(gòu)成滇西地槽 (三江褶皺系)與滇東地臺(tái)(揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái))的自然分界。作為邊界，該構(gòu)造帶的地位十分重要，長(zhǎng)期以來被國(guó)內(nèi)外地學(xué)界所關(guān)注。首先，構(gòu)造帶中的哀牢山—紅河斷裂作為青藏高原13條大型走滑斷裂之一，屬于喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)走滑斷裂系［2］，或被認(rèn)為隸屬于地質(zhì)力學(xué)中青藏滇緬印尼歹字型構(gòu)造體系的中部，在青藏高原的“大陸逃逸”地球動(dòng)力學(xué)模型中以及對(duì)青藏高原地體構(gòu)造的改造都具有重要的意義?？梢哉f迄今為止關(guān)于青藏高原活動(dòng)特征、發(fā)育演化及其動(dòng)力學(xué)機(jī)制的幾乎所有探索都與該構(gòu)造帶的研究密不可分，它是研究青藏高原東南部大陸構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及其動(dòng)力學(xué)過程的重要場(chǎng)所［3］。此外，哀牢山構(gòu)造帶是西南三江地區(qū)最重要的金多金屬成礦帶之一，也是世界上著名的構(gòu)造巖漿帶之一，同時(shí)也是國(guó)土資源部新一輪地質(zhì)找礦工作規(guī)劃的16個(gè)重點(diǎn)找礦區(qū)帶之一［4］。

哀牢山構(gòu)造帶自被發(fā)現(xiàn)以來，已有眾多中外學(xué)者運(yùn)用地球物理、地球化學(xué)、大地測(cè)量等方法，對(duì)其變質(zhì)作用、巖漿活動(dòng)、構(gòu)造變形、構(gòu)造演化、構(gòu)造屬性、運(yùn)動(dòng)學(xué) (運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)時(shí)限、運(yùn)動(dòng)模式和運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)換時(shí)限)及動(dòng)力學(xué)特征等進(jìn)行了研究，并提出了一系列的構(gòu)造模式。但該構(gòu)造帶作為人們認(rèn)識(shí)板塊相互運(yùn)動(dòng)、深部過程以及青藏高原發(fā)育演化動(dòng)力學(xué)機(jī)制的重要“窗口”還未真正打開，如:哀牢山群的時(shí)代及其歸屬問題;哀牢山—紅河剪切帶左行、右行走滑運(yùn)動(dòng)的位錯(cuò)量、起始時(shí)間、轉(zhuǎn)化過程及其轉(zhuǎn)換機(jī)制;哀牢山群的剝露與抬升過程等。筆者認(rèn)為解決這些的問題關(guān)鍵之一是對(duì)構(gòu)造帶的應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行分析，因?yàn)闃?gòu)造應(yīng)力場(chǎng)是探討和認(rèn)識(shí)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)根本原因的主要途徑，是研究構(gòu)造活動(dòng)的重要環(huán)節(jié)之一。

多年來，許多學(xué)者對(duì)云南或西南地區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了研究［5～7］，但對(duì)于哀牢山構(gòu)造帶構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的研究較少。本文在前人的研究成果之上，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景和野外構(gòu)造變形觀測(cè)，利用哀牢山構(gòu)造帶中已存在的構(gòu)造形跡和形變特征來反推形變作用發(fā)生前后的構(gòu)造應(yīng)力狀態(tài)，重點(diǎn)對(duì)構(gòu)造帶中的各種小構(gòu)造以及顯微構(gòu)造等進(jìn)行解析，并結(jié)合前人研究成果，開展哀牢山構(gòu)造帶構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的研究，初步分析哀牢山構(gòu)造帶的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征，并簡(jiǎn)要探討其動(dòng)力來源。

1 哀牢山地區(qū)區(qū)域地質(zhì)概況

哀牢山構(gòu)造帶是滇西地區(qū)最著名的帶狀變質(zhì)帶之一［8］，同時(shí)也是一個(gè)典型的陸內(nèi)造山帶，位于中國(guó)西南部的云南省哀牢山地區(qū)，斜貫著名的哀牢山脈 (主峰海拔高達(dá)3165.9 m)。哀牢山脈總體走向300°—330°，呈北西—南東向延伸。哀牢山構(gòu)造帶呈向北西端收斂，向南東端散開的狹長(zhǎng)帶狀或帚狀分布，于彌渡龍樹大橋附近被中生界覆蓋，南端經(jīng)屏邊新街、河口延入越南，全長(zhǎng)超過300 km，寬2～8 km［9］。

哀牢山構(gòu)造帶在大地構(gòu)造上位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)、松潘—甘孜褶皺系和唐古拉—昌都—蘭坪—思茅褶皺系3個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元以及揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)內(nèi)麗江臺(tái)緣褶皺帶和滇東臺(tái)褶皺帶2個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元的接觸過渡地帶，是由一系列構(gòu)造形態(tài)復(fù)雜的多旋回巖漿巖和變質(zhì)巖組成的構(gòu)造-巖漿-變質(zhì)帶。哀牢山構(gòu)造帶及鄰區(qū)主要構(gòu)造單元與邊界斷裂帶可以劃分為蘭坪—思茅地塊(盆地)，李仙江—阿墨江斷裂，哀牢山早石炭—早三疊世混雜巖帶，九甲—墨江斷裂，哀牢山淺變質(zhì)巖系，哀牢山斷裂，哀牢山深變質(zhì)巖雜巖系 (哀牢山群)，紅河斷裂，揚(yáng)子—華南地塊。其中哀牢山構(gòu)造帶由九甲—墨江斷裂、哀牢山淺變質(zhì)巖系、哀牢山斷裂、哀牢山深變質(zhì)巖雜巖、紅河斷裂 (見圖1)以及分布于帶內(nèi)的超基性、基性、酸性巖體共同構(gòu)成。

1.1 區(qū)域構(gòu)造格架與變形特征

1.1.1 哀牢山斷裂

哀牢山斷裂位于哀牢山脈分水嶺沿線，與紅河斷裂大致平行，走向北西—南東，斷裂線呈波狀彎曲，斷面主要傾向北東，局部扭轉(zhuǎn)傾向南西，傾角60°—70°。該斷裂屬于超巖石圈斷裂，也是長(zhǎng)期復(fù)活的主要斷裂之一。斷裂東側(cè)出露由哀牢山群組成的深變質(zhì)巖帶，斷裂西側(cè)為淺變質(zhì)巖系，主要由千枚巖、千糜巖、片巖、板巖和變質(zhì)砂巖等組成，巖石變質(zhì)作用多為綠片巖相或更低［1］。哀牢山斷裂以復(fù)雜的逆沖—推覆構(gòu)造帶與左行韌性剪切帶的復(fù)合為特征，主要由早期的板塊縫合線，在后期經(jīng)過逆沖推覆韌性剪切帶和脆性斷裂作用演變而來，反映該斷裂的形成和發(fā)展曾經(jīng)歷了不同力學(xué)性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)方式的轉(zhuǎn)換。哀牢山斷裂是一條喜馬拉雅期陸內(nèi)大型左行走滑韌性剪切帶，該帶左行走滑發(fā)生于距今 34 ～17 Ma 之間［10～12］。

1.1.2 紅河斷裂

紅河斷裂展布于哀牢山東坡，現(xiàn)今處于哀牢山北東側(cè)深切的紅河河谷中，并表現(xiàn)谷中谷的地貌特點(diǎn)。北端傾沒于彌渡盆地新生界之下，往南西經(jīng)苴力、多瓜掌、大馬街、鄂嘉、戛灑、漠沙、元江、南昏、紅河、綠水河、新街等地于河口出國(guó)進(jìn)入越南。該斷裂走向上從北西到南東分成3段，北西段、南東段為320°左右，中段為290°，呈寬緩的S形［9］。斷裂線在平面較平直，呈北西—南東向延伸，多傾向北東，傾角60°—70°。本文主要研究構(gòu)造帶中戛灑—漠沙段的古構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征。

紅河斷裂在其形成和發(fā)展早期是以逆斷裂性質(zhì)出現(xiàn)的，而在晚第三紀(jì)中新世以后，斷裂的繼承性活動(dòng)是以張性或張扭性的作用力進(jìn)行，喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)末期至新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期間，這條深大斷裂主要表現(xiàn)為右行走滑—正斷斷裂作用，其右行走滑—正斷斷裂活動(dòng)始于距今 5 ～7 Ma［1］。

圖1 哀牢山構(gòu)造帶區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Simplified geological map of Ailaoshan structural belt

1.2 哀牢山群形成時(shí)代

進(jìn)行哀牢山構(gòu)造帶的古構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)反演，首先要對(duì)哀牢山主體哀牢山群的時(shí)代和大地構(gòu)造歸屬進(jìn)行研究;再者由于本次野外主要針對(duì)哀牢山深變質(zhì)巖系 (哀牢山群)進(jìn)行觀察研究，加之哀牢山群的形成時(shí)代或主變質(zhì)時(shí)代及歸屬問題是最基礎(chǔ)的地質(zhì)問題，對(duì)于構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的意義重大。因此，在此重點(diǎn)介紹哀牢山群。

哀牢山群為一套混合巖化強(qiáng)烈的深變質(zhì)巖系，因沿哀牢山脈分布而得名，呈北西—南東向條帶狀延伸，兩側(cè)分別為哀牢山斷裂和紅河斷裂所限。哀牢山斷裂西側(cè)是一套變形強(qiáng)烈的低綠片巖相變質(zhì)巖系，主要為岔河、大平壩、轉(zhuǎn)馬路及外麥地巖組，一般稱為馬鄧巖群，巖性主要為千枚巖及千糜巖、片巖、板巖和變質(zhì)砂巖等。哀牢山斷裂東側(cè)、紅河斷裂西側(cè)為哀牢山深變質(zhì)巖系即哀牢山群，主要由各類片巖、片麻巖、變粒巖、透輝大理巖等組成。哀牢山群向北延至南澗縣密滴附近，因上述兩斷裂相交而消失，向南延入越南，出露面積約3800 km2，總厚大于9500 m，帶內(nèi)因受剪切帶活動(dòng)影響巖石局部發(fā)生糜棱巖化。由于該群巖石變質(zhì)較深，混合巖化強(qiáng)烈，片理化或劈理化也強(qiáng)烈，加之多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的改造，使原巖面貌改變較大，巖石的結(jié)晶片理、片麻理已全面取代原生層理，難以建立確切的地層層序。1965年云南區(qū)調(diào)隊(duì)將該變質(zhì)巖系命名為“哀牢山群”，1973年進(jìn)一步將該群自下而上劃分為小羊街組 (Ptx)、阿龍組 (Pta)、鳳港組、烏都坑組，并作為一個(gè)向北東傾斜的單斜構(gòu)造看待［10］。

關(guān)于哀牢山群的時(shí)代及歸屬問題，目前主要有2種觀點(diǎn):第一種觀點(diǎn)將哀牢山群的時(shí)代定為元古代，并視為揚(yáng)子陸塊結(jié)晶基底的組成部分［13］;第二種觀點(diǎn)認(rèn)為哀牢山群是一個(gè)原巖復(fù)雜的變質(zhì)雜巖帶，它不是或至少不完全是揚(yáng)子地塊的結(jié)晶基底，變質(zhì)作用與新生代大型斷裂的走滑作用和山脈隆起形成有密切關(guān)系，是新生代地質(zhì)作用的結(jié)果［8，14～15］。而通過野外觀察和測(cè)年結(jié)果 (測(cè)年結(jié)果另文)，筆者比較認(rèn)同第二種觀點(diǎn)，即哀牢山群主要保留了新生代的構(gòu)造形跡，這也為本文進(jìn)行構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的分析奠定了基礎(chǔ)。

2 哀牢山構(gòu)造帶構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征

構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)是指在一個(gè)空間范圍內(nèi)構(gòu)造應(yīng)力的分布，即通過分析構(gòu)造形變，在確定各地的點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)的基礎(chǔ)上，研究一定區(qū)域范圍內(nèi)、各個(gè)構(gòu)造活動(dòng)時(shí)期的構(gòu)造應(yīng)力的分布。構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)研究中最主要的3個(gè)方面是:定時(shí)、定向和定量［16～17］。本文主要利用構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的基本工作方法即地質(zhì)構(gòu)造學(xué)中的“反序法”，采用各種小構(gòu)造來確定該區(qū)主應(yīng)力方向。哀牢山變質(zhì)帶主要保留了新生代的構(gòu)造形跡，許多小構(gòu)造在該區(qū)出露較好，易于觀察，用統(tǒng)計(jì)的方法，排除各種局部干擾因素，將各種小構(gòu)造、顯微構(gòu)造與大、中型構(gòu)造等不同尺度結(jié)合起來進(jìn)行綜合分析。至于構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)時(shí)代的確定，如前所述，雖然該時(shí)代還存在爭(zhēng)議，但構(gòu)造帶中哀牢山群經(jīng)歷了前期韌性 (塑性)、脆韌性變形和后期的脆性變形，這一點(diǎn)是公認(rèn)的，野外調(diào)查也驗(yàn)證了這點(diǎn) (如圖3中節(jié)理切割早期的劈理及構(gòu)造透鏡體等);同時(shí)，地殼在某一特定的演化階段，構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)是相對(duì)統(tǒng)一的，其主應(yīng)力方向基本保持不變。鑒于此，本文將構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)分兩期進(jìn)行研究，即韌性變形期和脆性變形期。在韌性變形區(qū)，采用觀測(cè)分析韌性褶皺、一組面理 (流劈理、軸面劈理、板理、片理、片麻理或構(gòu)造透鏡體的AB面)與一組A軸線理 (拉伸線理、礦物生長(zhǎng)線理)等方法確定構(gòu)造應(yīng)力方向。在脆性變形區(qū)，采用觀測(cè)斷面上的擦痕滑動(dòng)矢量、共軛剪節(jié)理等方法反演古構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)。

2.1 韌性、脆韌性變形期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)方向

2.1.1 片理或劈理

流劈理 (板劈理)、片理、片麻理在哀牢山群中十分發(fā)育，是區(qū)域性、透入性的。劈理、片理大多傾向北東，傾角較大，它們是在構(gòu)造應(yīng)力作用下，由片狀、板狀或扁圓狀礦物顆粒 (長(zhǎng)石、石英、云母等)沿垂直于最大壓應(yīng)力方向平行排列而形成的。盡管目前對(duì)于流劈理、片 (麻)理的成因還有不同意見，但對(duì)于流劈理與韌性剪切帶均由同一構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)作用所造成以及它們與應(yīng)力狀態(tài)的關(guān)系卻是沒有分歧的，即最大主壓應(yīng)力方向垂直于該面理［18］。研究區(qū)劈理主要由淺色礦物 (長(zhǎng)英質(zhì)礦物)和暗色礦物 (黑云母、角閃石和綠泥石)形成的片麻理 (劈理)，或由不同粒級(jí)的重結(jié)晶石英、長(zhǎng)石顆粒平行相間所組成的構(gòu)造條帶 (葉理)，大多數(shù)葉理面傾角在60°以上，總體傾向北東，部分傾向南西。本文在野外對(duì)片理、劈理產(chǎn)狀做了多次測(cè)定，并在室內(nèi)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析和赤平投影 (見圖2)。根據(jù)最大主壓應(yīng)力方向垂直于流劈理 (板劈理)、片理、片麻理的原則，可知其極點(diǎn)投影就是其最大主壓應(yīng)力方向，由投影結(jié)果可獲得最大主壓力方向?yàn)楸睎|—南西向擠壓。

圖2 哀牢山群片理帶 (劈理)及赤平投影Fig.2 The schistosity zone of Ailaoshan group and its stereographic projection

2.1.2 構(gòu)造透鏡體

構(gòu)造透鏡體是在構(gòu)造擠壓應(yīng)力作用下巖石 (巖層或巖體)被剪斷而形成的一系列不連續(xù)透鏡狀塊體，透鏡體的邊界面通常是一對(duì)共軛的剪切面，其共軛角一般都是鈍角，即最大主壓應(yīng)力方向沿著這兩組剪切面的鈍角等分線［18］。在哀牢山群中，構(gòu)造透鏡體主要為長(zhǎng)英質(zhì)、角閃質(zhì)透鏡體，呈扁圓狀，長(zhǎng)軸5～80 cm，短軸2～50 cm;野外觀察透鏡體可能是在韌性狀態(tài)下經(jīng)擠壓剪切作用形成。野外統(tǒng)計(jì)典型構(gòu)造透鏡體的ab面 (壓性結(jié)構(gòu)面)產(chǎn)狀，即透鏡體長(zhǎng)軸與中間軸所組成面的產(chǎn)狀，并在吳氏網(wǎng)上進(jìn)行赤平投影 (見圖3)，同時(shí)由于最大主壓應(yīng)力軸垂直于ab面 (ab產(chǎn)狀的極點(diǎn)投影)，可得出最大主壓應(yīng)力軸的產(chǎn)狀為北東—南西。

2.1.3 褶皺

關(guān)于褶皺與應(yīng)力的關(guān)系，一般是運(yùn)用縱彎褶皺和橫彎褶皺進(jìn)行反演，而對(duì)于滑褶皺、柔流褶皺研究較少。本文認(rèn)為褶皺常常是幾種褶皺作用 (縱彎、橫彎、剪切褶皺、流褶皺)共同或者先后作用形成的，如剪切褶皺作用過程中也存在側(cè)向擠壓和縱彎滑褶皺及壓扁作用。

哀牢山群中發(fā)育的褶皺大致為兩種:①A型褶皺或鞘褶皺;②腸狀褶皺、揉流褶皺及無(wú)根褶皺。前者可用以進(jìn)行應(yīng)力場(chǎng)反演，而后者褶皺樣式無(wú)規(guī)則，是韌性條件下順層滑脫的產(chǎn)物，只能作為其變形溫度 (深度)的指示，而不是穩(wěn)定或固定應(yīng)力場(chǎng)作用的表現(xiàn)，不能用來進(jìn)行應(yīng)力場(chǎng)分析。野外可見大量A型褶皺，褶皺或緊閉或開闊，對(duì)稱或不對(duì)稱，褶皺軸(樞紐)與拉伸線理 (a線理)近于平行，褶皺軸大體也是北西—南東向側(cè)伏。

本文在野外測(cè)量了褶皺兩翼的產(chǎn)狀 (見圖4)，并運(yùn)用褶皺β圖解法求出褶皺軸面產(chǎn)狀，其在吳氏網(wǎng)極點(diǎn)投影大致可作為最大主壓力的方向，從赤平投影圖 (見圖4)中可以看出最大主壓力方向?yàn)楸睎|—南西。

圖3 哀勞山群典型構(gòu)造透鏡體產(chǎn)狀及赤平投影Fig.3 The typical tectonic lens in Ailaoshan group and its stereographic projection

2.1.4 其他小構(gòu)造和顯微構(gòu)造

在哀牢山群中還存在其他顯示韌性變形的小構(gòu)造和顯微構(gòu)造，如壓剪條件下形成的藕節(jié)狀構(gòu)造 (見圖5a)，藕節(jié)多為長(zhǎng)英質(zhì)巖石;此外還存在兩種A型線理，即由礦物顆粒或其集合體定向排列而形成的礦物線理和由壓扁拉長(zhǎng)的長(zhǎng)石、石英顆?；蚱浼象w的長(zhǎng)軸所顯示的拉伸線理 (見圖5b)。線理產(chǎn)狀近水平，走向北西—南東，側(cè)伏角在5°—15°間。最小主壓應(yīng)力方向就是最大拉伸方向，據(jù)此可知其最大主壓應(yīng)力方向?yàn)楸睎|—南西。

此外，顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，部分云母發(fā)生扭折 (見圖6)，而扭折是塑性變形的標(biāo)志，它是由于晶體在應(yīng)力場(chǎng)中所處的方位使得幾何學(xué)上不可能發(fā)生廣泛的晶內(nèi)滑移時(shí) (亦即主壓應(yīng)力方向與滑移面近于平行或夾角很小，在0°—30°間)，晶格彎曲，隨著彎曲作用進(jìn)一步加強(qiáng)而形成。云母中的扭折帶優(yōu)先發(fā)生在其底面 ［001］與α1成低角度的顆粒中，因此，扭折帶邊界的極點(diǎn)方位應(yīng)當(dāng)是α1最大主壓應(yīng)力的近似方位［5］。經(jīng)分析可得其最大主壓應(yīng)力也為北東—南西向。

綜上所述，哀牢山構(gòu)造帶中哀牢山群韌性變形期的古構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)最大主壓應(yīng)力方向?yàn)楸睎|—南西。

2.2 脆性變形期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)方向

2.2.1 斷層擦痕分析法

本文采用法國(guó)巴黎南方大學(xué)地球動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室主任雅克馬賽教授及皮埃爾維熱利教授等所研制的計(jì)算機(jī)程序《利用斷層面上擦痕的觀察、測(cè)量計(jì)算主應(yīng)力軸狀態(tài)》求得區(qū)域構(gòu)造古應(yīng)力場(chǎng)狀態(tài)。此程序工作原理是:利用斷層面上擦痕的動(dòng)向矢量測(cè)量結(jié)果，計(jì)算出產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的平均應(yīng)力偏差、應(yīng)力方向、產(chǎn)狀，即應(yīng)力場(chǎng)3個(gè)主應(yīng)力軸的產(chǎn)狀和相對(duì)大小。該方法的前提條件是:①斷層擦痕方向與該面上的最大剪切應(yīng)力方向平行;②在研究區(qū)域內(nèi)存在著一個(gè)均勻的應(yīng)力場(chǎng)，介質(zhì)是均勻各向同性的［20］。

圖4 哀牢山群中典型褶皺及褶皺軸面赤平投影Fig.4 The stereographic projection of the axis planes in Ailaoshan group

圖5 哀牢山群中典型的藕節(jié)狀構(gòu)造和拉伸線理Fig.5 The typical joints of lotus roots structure and stretching lineation in Ailaoshan group

根據(jù)區(qū)域資料分析和野外調(diào)查，認(rèn)為哀牢山群總體上是相對(duì)均勻且各向同性的，此外宏觀上哀牢山構(gòu)造帶雖然從南到北逐漸收斂，但始終保持方向一致，說明區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)比較單一，基本上能滿足擦痕法的假設(shè)前提。哀牢山群中擦痕產(chǎn)狀大都近水平，側(cè)伏角5°—20°左右，側(cè)伏向南東，擦痕所在斷面產(chǎn)狀與觀測(cè)點(diǎn)片理面產(chǎn)狀一致，向北東傾。擦痕既有指示左行運(yùn)動(dòng)又有指示右行，但未見擦痕互相切割的現(xiàn)象。野外對(duì)每個(gè)擦痕點(diǎn)按要求進(jìn)行詳細(xì)記錄，但由于部分點(diǎn)擦痕出露不理想，因此只選取代表性擦痕進(jìn)行測(cè)量。室內(nèi)用Fault軟件統(tǒng)計(jì)分析所測(cè)的擦痕數(shù)據(jù)，通過程序操作計(jì)算后，可得到各點(diǎn)的應(yīng)力場(chǎng)狀態(tài)及R值 (R=(α2-α1)/(α3-α1))，直方圖反映剪應(yīng)力分量 (τ)與擦痕走向的夾角大小。結(jié)果顯示R值分別為0.798和0.573，兩值均大于0小于1，夾角均為10°(見圖7)，小于20°，結(jié)果符合計(jì)算機(jī)程序《利用斷層面上擦痕的觀察、測(cè)量計(jì)算主應(yīng)力軸狀態(tài)》的要求。計(jì)算結(jié)果表明該區(qū)斷層發(fā)育時(shí)的古構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)為北西—南東、近南北向擠壓。

圖6 哀牢山群中云母的扭折 (正交偏光)Fig.6 The mica kinks in Ailaoshan group(Cross-polarized light)

2.2.2 共軛節(jié)理法

利用節(jié)理恢復(fù)古構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)雖然存在著爭(zhēng)議，但作為地殼上部巖石中發(fā)育最廣的一種脆性構(gòu)造，特別是在構(gòu)造變形微弱的地臺(tái)地區(qū)或未遭受多次強(qiáng)變形地區(qū)，利用其分析構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)，被認(rèn)為是可靠且實(shí)用的方法［21］。考慮到該區(qū)經(jīng)歷的構(gòu)造變形較大，本文只選取典型的共軛節(jié)理進(jìn)行初步分析 (見圖8)。

共軛節(jié)理具有如下特點(diǎn):兩組剪節(jié)理以近90°(通常為60°—120°)相交切;兩組幾乎是同時(shí)形成，常互相切斷;具有尾折、菱形結(jié)環(huán)的尾端;有微量的位錯(cuò)，表現(xiàn)為一組右行，另一組左行［18］。野外根據(jù)以上特點(diǎn)識(shí)別共軛節(jié)理，并作記錄與分析，通過構(gòu)造解析，可以初步獲得其最大主壓應(yīng)力方向?yàn)楸蔽鳌蠔|向擠壓。

3 討論與結(jié)論

通過對(duì)哀牢山群中各種小構(gòu)造的構(gòu)造解析，獲得該構(gòu)造帶中至少存在兩期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)，分別為前期韌性、脆韌性構(gòu)造變形期北東—南西向擠壓和后期脆性構(gòu)造變形期北西—南東、近南北向擠壓，且左行運(yùn)動(dòng)的主應(yīng)力方向?yàn)楸蔽鳌蠔|，右行運(yùn)動(dòng)的主應(yīng)力方向?yàn)榻媳?，表明后期區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)可能發(fā)生過順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，這也從另一個(gè)方面說明川滇菱形塊體發(fā)生過順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。本文反演得到的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)主壓應(yīng)力方向符合前人的研究成果［5～6］，即哀牢山構(gòu)造帶東西兩側(cè)發(fā)育兩套不同的構(gòu)造體系，界限以東主要為走向北東或北北東，主壓應(yīng)力為北西—南東向;界線以西，構(gòu)造的走向?yàn)楸蔽骰虮北蔽?，性質(zhì)為以走滑為主的逆沖走滑，主壓應(yīng)力方向?yàn)楸睎|—南西。而筆者認(rèn)為作為分界的哀牢山構(gòu)造帶，其構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)方向必然兼具上述兩套不同的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)，即北西—南東和北東—南西向擠壓。

圖7 典型的擦痕及NW-SE向擠壓應(yīng)力場(chǎng)反演結(jié)果Fig.7 Typical scratch and inversion results of the NW-SE compressional stress field

圖8 哀牢山群中典型共軛節(jié)理Fig.8 The conjugate joints in Ailaoshan group

至于哀牢山構(gòu)造帶構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的動(dòng)力來源，必然要聯(lián)系整個(gè)西南地區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)。云南地區(qū)可能受3個(gè)層次的動(dòng)力作用［7］:第一層次來源于印度板塊與歐亞板塊沿喜馬拉雅東部弧頂和東翼碰撞產(chǎn)生的直接影響;第二層次由青藏高原側(cè)向擠出驅(qū)使川滇塊體總體南南東向運(yùn)動(dòng)推擠構(gòu)成;第三層次由區(qū)域內(nèi)橫向與深淺介質(zhì)結(jié)構(gòu)變化、各次級(jí)塊體相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及塊體間邊界斷裂錯(cuò)動(dòng)方式與滑動(dòng)速率差異等調(diào)節(jié)或派生構(gòu)成。哀牢山構(gòu)造帶也受上述3個(gè)層次的動(dòng)力作用。此外，本文認(rèn)為其動(dòng)力來源還可能與三江地區(qū)深部物質(zhì)的流動(dòng)擠壓有關(guān)。根據(jù)地殼等厚線形態(tài)分析，三江地區(qū)有來自4個(gè)方面與海洋有關(guān)的地幔物質(zhì)流入［22］，分別為來自孟加拉灣、南中國(guó)海、安達(dá)曼海以及泰國(guó)灣的地幔物質(zhì)流入，構(gòu)成4個(gè)地幔流動(dòng)擠壓帶;另外，來自揚(yáng)子地臺(tái)由東向西的地幔物質(zhì)的流動(dòng)擠壓對(duì)該區(qū)也有強(qiáng)烈的影響。

同時(shí)，筆者認(rèn)為板塊邊界力本身也是對(duì)深部作用過程的一種反映或深部物質(zhì)運(yùn)動(dòng)方式的體現(xiàn)，深部動(dòng)力作用應(yīng)該是影響西南地區(qū)活動(dòng)構(gòu)造體系幾何形態(tài)與變形方式的重要因素之一，但由于目前能夠直接應(yīng)用于解釋活動(dòng)構(gòu)造體系特征的相關(guān)深部資料 (地球物理等)還相對(duì)不足，并且現(xiàn)在關(guān)于不同區(qū)域的深部特征與動(dòng)力學(xué)背景的認(rèn)識(shí)程度也還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，因此還需進(jìn)一步研究。

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CHARACTERISTICS OF PALEOTECTONIC STRESS FILED ON THE AILAOSHAN STRUCTURAL BELT

WANG Ming-liang1，2，ZHANG Jia-gui1，WANG Xin-wen2，LUAN Qiu-lei2
(1.Institute of Geomechanics，Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing 100081，China;2.School of Geosciences and Resources，China University of Geosciences，Beijing 100083，China)

By observing and recording structural feature and deformation of the Ailaoshan Group in the field at Mosha and Jiasa，the stress filed shall be preliminarily divided into two stages:the ductile deformation and brittle deformation.Based on the structural analysis of the stress field for all sorts of small structures，such as schistosity，cleavage，fold，tectonic lens，scratch and the conjugated joints，etc.in the field，it reveals that there exists two tectonic stress fields in the Ailaoshan structural belts，with main stress orientations of NE-SW and NW-SE compressions.The present stress filed sustains the paleotectonic stress filed.Combing with the previous research results，the dynamic sources of two different tectonic stress fields on the Ailaoshan belt are studied briefly，which may be critically linked to its peripheral plates and deep fluid extrusion.

Ailaoshan;structural belt;tectonic stress filed;dynamics

P553

A

1006-6616(2014)01-0082-12

2013-09-22

地質(zhì)調(diào)查工作項(xiàng)目 (1212010914042);地質(zhì)調(diào)查工作項(xiàng)目 (1212011120163)

王明亮 (1986-)，男，河南省焦作市人，碩士研究生，研究方向構(gòu)造地質(zhì)學(xué)。E-mail:704397278@qq.com